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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität auf der Grundlage von
JP 2017-195367 A , eingereicht in Japan am 05. Oktober 2017, dessen Inhalte durch Bezugnahme hierin eingeschlossen sind.
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Stand der Technik
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Als ein Wärmetauscher liegt ein Rohrbündelwärmetauscher vor, der einen Außenzylinder, einen das Innere des Außenzylinders in einer rohrinterne Fluidkammer und eine rohrexterne Fluidkammer partitionierenden Rohrboden und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren einschließt, die an dem Rohrboden befestigt und in der rohrexternen Fluidkammer angeordnet ist. Bei einem solchen Wärmetauscher gibt es beispielsweise einen Fall, bei dem die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren mit einem Heizmedium versorgt werden und ein korrosives Fluid in die rohrexterne Fluidkammer in dem Außenzylinder eingeströmt wird, um das korrosive Fluid zu erwärmen. In einem Fall, in dem ein die rohrexterne Fluidkammer definierendes Element zum Beispiel aus Karbonstahl ausgebildet ist, korrodiert das das rohrexterne Fluidkammer definierende Element, wenn ein korrosives Fluid in die rohrexterne Fluidkammer fließt. Daher offenbaren die folgenden Patentdokumente einen Rohrbündelwärmetauscher, der die Korrosion eines Elements unterdrückt, das eine rohrexterne Fluidkammer definiert.
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Ein Rohrboden dieses Wärmetauschers umfasst ein Grundmaterial, das aus Karbonstahl gebildet ist, und ein Oberflächenmaterial, das aus rostfreiem Stahl gebildet ist. Das Oberflächenmaterial ist auf der Oberfläche des Grundmaterials auf der Seite der rohrexternen Fluidkammer angeordnet.
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Liste der Entgegenhaltungen
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
JP 5433461 B -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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In dem in Patentdokument 1 beschriebenen Wärmetauscher ist es möglich, die Korrosion des Rohrbodens bei gleichzeitiger Verringerung der Menge der Verwendung von teuren Materialien zu unterdrücken. In diesem Wärmetauscher tritt jedoch eine thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Grundmaterial und dem Oberflächenmaterial bei Verwendung des Wärmetauschers aufgrund einer Differenz zwischen einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von Karbonstahl und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von rostfreiem Stahl auf. Daher wird die Lebensdauer des Wärmetauschers reduziert, wenn die thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen den Materialien nicht in Betracht gezogen wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Wärmetauschers, der in der Lage ist, einen Anstieg der Herstellungskosten und das Fortschreiten von Korrosion zu unterdrücken sowie ferner die Verschlechterung der Haltbarkeit zu unterdrücken.
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Lösung des Problems
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Um das obige Problem zu lösen, wird die folgende Konfiguration angenommen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wärmetauscher: einen Außenzylinder mit einer zylindrischen Form, bei dem beide Enden geschlossen sind; einen Rohrboden an einer Position nahe einem ersten Ende der beiden Enden, eine Innenseite des Außenzylinders in eine rohrinterne Fluidkammer auf einer Seite, an der das erste Ende angeordnet ist, und eine rohrexterne Fluidkammer auf einer Seite unterteilt, an der sich ein zweites Ende befindet; eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, die in der rohrexternen Fluidkammer des Rohrs angeordnet sind und mindestens ein Ende aufweisen, das an dem Rohrboden befestigt und der rohrinternen Fluidkammer zugewandt ist; und einer Trennwand, die die rohrexterne Fluidkammer in eine erste Rohrkammer, in welcher eine einlassseitige Rohrgruppe als eine Sammlung von einlassseitigen Rohrabschnitte vorliegt, die sich von Einlassenden der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren erstrecken, und eine zweite Rohrkammer, in welcher eine auslassseitige Rohrgruppe als eine Sammlung von der auslassseitigen Rohrabschnitten vorliegt, die sich von Auslassenden der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren erstrecken, unterteilt. Der Rohrboden schließt ein Rohrboden-Grundmaterial ein, an dem Endabschnitte der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren befestigt sind, eine erste Rückplatte, die eine Oberfläche des Rohrboden-Grundmaterials auf einer Seite abdeckt, auf der die erste Rohrkammer angeordnet ist, und eine Befestigungsvorrichtung, die mindestens einen Schaftabschnitt umfasst und zur Fixierung der ersten Rückplatte an dem Rohrboden-Grundmaterial konfiguriert ist. Die erste Rückplatte schließt die Wärmeübertragungsrohreinführlöcher, durch die die Vielzahl der Wärmeübertragungsrohre eingefügt wird, und ein Einführloch, durch das der Schaft lose eingeführt wird, ein, und die erste Rückplatte mit einem Endabschnitt der zweiten Trennwand auf der Seite verbunden ist, an der das erste Ende angeordnet ist. Die Trennwand, die erste Rückplatte, und das Befestigungselement sind aus einem Material ausgebildet, das eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Rohrboden-Grundmaterial aufweist.
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Gemäß diesem ersten Gesichtspunkt ist eine erste Rückplatte, die aus einem Material mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Rohrboden-Grundmaterial gebildet ist, an der Oberfläche des Rohrboden-Grundmaterials auf der Seite der ersten Rohrkammer befestigt. Daher kann, wenn die Temperatur des in der ersten Rohrkammer fließenden korrosiven Fluids höher ist als die des in dem zweiten Rohr fließenden korrosiven Fluids, das Fortschreiten der Korrosion durch die Oberfläche des Rohrboden-Grundmaterials auf der ersten Rohrkammerseite in Kontakt mit dem korrosiven Fluid unterdrückt werden. Ferner ist die erste Rückplatte mit dem Rohrboden-Grundmaterial durch ein Schraubbefestigungselement verbunden und ist mit dem Endabschnitt der zweiten Trennwand an der Seite verbunden, an der sich das erste Ende befindet. Das heißt, die erste Rückplatte ist nur mit der zweiten Trennwand verbunden, nicht mit dem Außenzylinder, und ist an dem Außenplatten-Grundmaterial nur durch ein Befestigungselement befestigt, in dem der Schaftabschnitt lose in das Einführloch eingeführt ist. Daher kann selbst in einem Fall, in dem eine thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Rohrboden-Grundmaterial und dem Außenzylinder und der ersten Rückplatte auftritt, die erste Rückplatte geringfügig in Bezug auf das Befestigungselement verschoben werden, wenn die auf die erste Rückplatte aufgrund der thermischen Ausdehnungsdifferenz wirkende Kraft die Befestigungskraft des Befestigungselements übersteigt. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass eine übermäßige Beanspruchung auf die erste Rückplatte aufgrund der thermischen Ausdehnungsdifferenz aufgebracht wird.
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Daher ist es möglich, eine Zunahme der Herstellungskosten und das Fortschreiten von Korrosion zu unterdrücken und eine Abnahme in der Haltbarkeit zu unterdrücken.
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Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Wärmetauscher gemäß dem ersten Aspekt einschließen: einen Innenzylinder, der in der rohrexternen Fluidkammer angeordnet ist und die Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren und die zweite Trennwand bedeckt; ein Raumtrennelement, das zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder angeordnet ist und einen Raum zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder auf der Seite teilt, wo sich die erste Rohrkammer in der Seite befindet, wo das erste Ende angeordnet ist, und der Seite, wo sich das zweite Ende befindet; einen ersten Düsenstutzen in dem Außenzylinder an einer Position näher an dem zweiten Ende als dem Raumtrennelement auf der Seite, an der sich in Bezug auf die Trennwand die erste Rohrkammer befindet, oder an einer Position auf einer Seite, an der sich mit Bezug auf die Trennwand die zweite Rohrkammer befindet; und einen zweiten Düsenstutzen, der in dem Außenzylinder auf der Seite vorgesehen ist, an der sich die erste Rohrkammer in Bezug auf die Trennwand befindet, und an einer Position zwischen dem Raumtrennelement und dem Rohrboden. Der Innenzylinder kann auf der Seite, an der das erste Ende angeordnet ist, offen sein, und auf der Seite, an der das zweite Ende angeordnet ist, geschlossen sein. Die Trennwand kann mit dem Innenzylinder verbunden sein, um den Innenzylinder in zwei Abschnitte in einer Radialrichtung zu unterteilen, um die erste Rohrkammer und die zweite Rohrkammer zu bilden. Das Raumtrennelement kann mit einer Außenumfangsfläche des Innenzylinders verbunden sein und in Bezug auf eine Innenumfangsfläche des Außenzylinders verschiebbar sein, ohne mit der Innenumfangsfläche des Außenzylinders verbunden zu sein. Der Innenzylinder und das Raumtrennelement können aus einem Material gebildet sein, das eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Rohrboden-Grundmaterial aufweist.
Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt sind der Innenzylinder und das Raumtrennelement aus einem Material mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als das Rohrboden-Grundmaterial gebildet. Selbst wenn daher ein korrosives Fluid mit hoher Temperatur in die erste Rohrkammer fließt, kann die Korrosion des Innenzylinders und des Raumtrennelements vermieden werden. Ferner sind der innere Zylinder und die zweite Trennwand miteinander verbunden, und das Raumtrennelement ist nicht mit dem Außenzylinder verbunden. Daher kann, selbst wenn eine thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Innenzylinder und dem Raumtrennelement in Bezug auf den Außenzylinder auftritt, verhindert werden, dass eine Beanspruchung auf das Raumtrennelement und den Innenzylinder ausgeübt wird.
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Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, kann der Wärmetauscher nach dem zweiten Aspekt eine zweite Rückplatte einschließen, die angeordnet ist, um einen Bereich zwischen dem Raumtrennelement und dem Rohrboden auf der Seite abdeckt, an der sich die Rohrkammer in der Innenumfangsfläche des Außenzylinders befindet, und die aus einem Material mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als der Außenzylinder gebildet ist.
In diesem dritten Gesichtspunkt wird der Bereich zwischen dem Raumtrennelement und dem Rohrboden, in welchem der zweite Düsenstutzen vorgesehen ist, ist mit der zweiten Rückplatte in der Innenumfangsfläche des Außenzylinders abgedeckt. Wenn daher ein korrosives Fluid mit einer hohen Temperatur in die oder aus der zweiten Düse fließt, kann verhindert werden, dass das korrosive Fluid mit hoher Temperatur in Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Außenzylinders kommt.
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Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Wärmetauscher nach dem zweiten oder dritten Gesichtspunkt eine erste Dichtung einschließen, die angeordnet ist, um sich zwischen der Innenumfangsfläche des Außenzylinders zu erstrecken und entweder von einer Oberfläche, auf der Seite, an der das erste Endes angeordnet ist, und einer Oberfläche, die auf der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, von dem Raumtrennelement erstrecken und schließt einen Spalt, der zwischen dem Raumtrennelement und der Innenumfangsfläche des Außenzylinders entsteht, während das Raumtrennelement in Bezug auf den Außenzylinder verschiebbar bleibt.
Gemäß dem vierten Gesichtspunkt wird, selbst wenn ein Spalt zwischen dem Raumtrennelement und dem äußeren Zylinder gebildet wird, der Spalt durch die erste Dichtung geschlossen, so dass verhindert werden kann, dass das korrosive Fluid durch den Spalt strömt.
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Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Wärmetauscher nach einem des zweiten bis vierten Gesichtspunkt eine zweite Dichtung einschließen, die angeordnet, sich zwischen der Innenumfangsfläche des Außenzylinders und entweder von einer Oberfläche, auf der Seite, an der die erste Rohrkammer angeordnet ist, und einer Oberfläche auf der Seite, an der die zweite Rohrkammer angeordnet ist, der Trennwand erstrecken und die einen Spalt schließt, der zwischen der Trennwand und der Innenumfangsfläche des Außenzylinders entsteht, während die Trennwand in Bezug auf den Außenzylinder verschiebbar bleibt.
Gemäß dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung ist es auch dann möglich, wenn ein Spalt zwischen der Trennwand und dem Außenzylinder gebildet wird, den Strom des korrosiven Fluids zwischen der ersten Rohrkammer und der zweiten Rohrkammer zu verhindern, da der Spalt zwischen der Trennwand und dem Außenzylinder geschlossen ist und die Trennwand in Bezug auf den Außenzylinder durch die zweite Dichtung verschiebbar ist.
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Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Rückplatte gemäß dem dritten Gesichtspunkt in eine Vielzahl von Abschnitten entlang der Innenumfangsfläche des Außenzylinders geteilt werden.
In der sechsten Ausführungsform kann, da die Innenumfangsfläche des Außenzylinders mit der zweiten in eine Vielzahl von Abschnitten geteilten Rückplatte bedeckt ist, zum Beispiel eine Verformung der zweiten Rückplatte, die durch eine thermische Ausdehnungsdifferenz in der Axialrichtung zwischen dem Außenzylinder und der zweiten Rückplatte unterdrückt werden.
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Gemäß einem siebten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der zweite Düsenstutzen gemäß einem der zweiten bis sechsten Gesichtspunkte aus einem Material mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als der Außenzylinder bestehen.
In dem siebten Gesichtspunkt ist es, da der erste Düsenstutzen aus einem Material mit einer hohen Korrosionsbeständigkeit ausgebildet ist, möglich, das Fortschreiten einer Korrosion des ersten Düsenstutzens in Kontakt mit dem korrosiven Fluid zu unterdrücken, wenn das korrosive Fluid mit hoher Temperatur durch den ersten Düsenstutzen ein- und ausströmt.
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Gemäß einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann das Befestigungselement nach mindestens einem der ersten bis siebten Gesichtspunkte einen Dichtring einschließen, der einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Außendurchmesser des Schaftabschnitts und kleiner als ein Innendurchmesser des Einführlochs und der einen größeren Außendurchmesser aufweist als ein Innendurchmesser des Einführlochs.
In dem achten Gesichtspunkt, da der Dichtring vorgesehen ist, ist es möglich, zu verhindern, dass das korrosive Fluid zwischen der ersten Rückplatte und dem Rohrboden durch das Einführloch eintritt.
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Gemäß einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die erste Dichtung gemäß dem vierten Gesichtspunkt der Erfindung auch Form eines elastisch verformten Flächengebildes gebildet sein, so dass eine konkave Oberfläche auf einer Seite angeordnet ist, auf der der Druck relativ hoch ist.
Gemäß einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Dichtung gemäß dem fünften Gesichtspunkt der Erfindung als elastisch verformtes Flächengebilde gebildet sein, so dass eine konkave Oberfläche auf einer Seite angeordnet ist, auf der der Druck relativ hoch ist.
In dem neunten und zehnten Gesichtspunkt sind die erste Dichtung und die zweite Dichtung in der Form eines Flächengebildes elastisch verformt, um den Spalt zu schließen. Daher ist es selbst dann, wenn sich die Größe des Spalts ändert, möglich, eine Verschlechterung der Dichtungsleistung zu unterdrücken.
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Vorteilhafte Auswirkung der Erfindung
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Gemäß dem oben beschriebenen Wärmetauscher ist es möglich, eine Zunahme der Herstellungskosten und das Fortschreiten von Korrosion zu unterdrücken, und ferner eine Abnahme in der Haltbarkeit zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 2 ist ein perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Innenzylinders, einer zweiten Trennwand, und eines Raumtrennelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer ersten Dichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 4 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang der Linie IV-IV von 2.
- 5 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang der Linie V-V von 2.
- 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer zweiten Dichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Rohrbodens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine Querschnittsansicht eines Außenzylinders eines Wärmetauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 8.
- 10 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Düsenstutzen gemäß einem ersten abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
- 11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Nähe eines Schraubeneinführlochs eines Rohrbodens gemäß einem zweiten abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dichtungsstruktur zwischen einer zweiten Trennwand und einer Innenumfangsfläche eines Außenzylinders gemäß einem dritten abgeänderten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 13 ist eine Ansicht, die einen anderen Gesichtspunkt eines Schraubeneinführlochs einer Aufnahmeplatte gemäß dem dritten abgeänderten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 14 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Dichtrings gemäß einem zweiten abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 15 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 4 gemäß einem fünften abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 16 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 5 gemäß dem fünften abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend wird ein Wärmetauscher gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Darstellung, die eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in der 1 veranschaulicht, ist der Wärmetauscher 100 gemäß der ersten Ausführungsform ein so genannter Mantel-Rohr-Wärmetauscher, der einen Außenzylinder 10, einen Rohrboden 20, eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 30, einen Innenzylinder 40, eine ersten Trennwand 50, eine zweite Trennwand 60, eine Vielzahl von ersten Leitblechen 70a, zweite Leitbleche 70b, und ein Rohrträgerplatte 80 einschließt.
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Der Außenzylinder 10 schließt einen Stammteil 11 ein, der zylindrisch um die Achse X zentriert ist, und eine erste Endplatte 12 und eine zweite Endplatte 13, die mit den Enden des Stammteils 11 verbunden sind. Der Stammteil 11 schließt einen ersten Düsenstutzen 14a und einen zweiten Düsenstutzen 14b ein. Der erste Düsenstutzen 14a verbindet eine zweite Rohrkammer 15b, die später beschrieben wird, mit der Außenseite des Außenzylinders 10, und der zweite Düsenstutzen 14b verbindet eine erste Rohrkammer 15a, die später beschrieben wird, mit der Außenseite des Außenzylinders 10.
Beachten Sie, dass in der nachstehenden Beschreibung eine Richtung, in der die Achse X verläuft, als eine Axialrichtung Dx bezeichnet wird, und eine Seite in der Axialrichtung Dx als eine erste Endseite D1 bezeichnet, und die andere Seite davon als eine zweite Endseite D2 bezeichnet wird.
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Die erste Endplatte 12 ist mit dem Ende des Stammteils 11 auf der ersten Stirnseite D1 verbunden, und schließt die Öffnung des Stammteils 11 auf der ersten Endseite D1. Die erste Endplatte 12 hat eine gekrümmte Oberfläche deren innere Oberfläche glatt in einer konkaven Form an einer von der zweiten Endplatte 13 abgewandten Seite vertieft ist, das heißt, zu der ersten Endseite D1. Die erste Endplatte 12 ist mit einer rohrinternseitigen Einlassdüse 16a und einer rohrinternseitigen Auslassdüse 16b versehen. Die rohrinternseitige Einlassdüse 16a ermöglicht es einem rohrinternen Fluid Fi, als ein Wärmemedium in das Innere der rohrinternen Fluidkammer 17 von der Außenseite des Außenzylinders 10 zu fließen. Die rohrinternseitige Auslassdüse 16b ermöglicht es einem rohrinternen Fluid Fi, als ein Wärmemedium aus dem Inneren der rohrinternen Fluidkammer 17 zu der Außenseite des Außenzylinders 10 zu fließen.
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Die zweite Endplatte 13 ist mit dem Ende des Stammteils 11 auf der zweiten Stirnseite D2 verbunden, und schließt die Öffnung des Stammteils 11 auf der zweiten Endseite D2. Die zweite Endplatte 13 hat eine gekrümmte Oberfläche, deren innere Oberfläche glatt in einer konkaven Form an einer von der ersten Endplatte 12 abgewandten Seite vertieft ist, das heißt, zu der zweiten Endseite D2. Der Außenzylinder 10 ist mit dem Stammteil 11, der ersten Endplatte 12 und der zweiten Endplatte 13 versehen, um eine zylindrische Form zu bilden, wobei beide Enden geschlossen sind. In der ersten Endplatte 12 bildet ein letzter Abschnitt auf der ersten Endseite D1 ein erstes Ende 10a des Außenzylinders 10. In der zweiten Endplatte 13 bildet ein letzter Abschnitt auf der zweiten Endseite D2 ein zweites Ende 10b des Außenzylinders 10.
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Der Rohrboden 20 teilt das Innere des Außenzylinders 10 in eine rohrinterne Fluidkammer 17 auf der ersten Endseite D1 und eine rohrexterne Fluidkammer 18 auf der zweiten Endseite D2 an einer Position näher an der ersten Endseite D1 als an der Mitte des Außenzylinders 10 in der Axialrichtung Dx. Genauer gesagt, der Rohrboden 20 ist an der Grenze zwischen der ersten Endplatte 12 und dem Stammteil 11 gebildet, um die rohrinterne Fluidkammer 17 und die rohrexterne Fluidkammer 18 zu unterteilen. Der Rohrboden 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen scheibenförmig. Der Rohrboden 20 ist mit einer Vielzahl von Rohrlöchern 21 ausgebildet, die sich in der Axialrichtung Dx erstrecken. Ein Einlassende 31 und ein Auslassende 32 des Wärmeübertragungsrohrs 30 werden in die Rohrlöcher 21 eingeführt und an diesen befestigt.
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Das Wärmeübertragungsrohr 30 ist in einer U-Form mit einem geraden Rohrabschnitt 33 und einem gekrümmten Rohrabschnitt 34 ausgebildet. Der gerade Rohrabschnitt 33 weist einen einlassseitigen Rohrabschnitt 33a und einen auslassseitigen Rohrabschnitt 33b auf. Der einlassseitige Rohrabschnitt 33a hat ein Einlassende 31 an einem Ende davon und ist mit dem gekrümmten Rohrabschnitt 34 an dessen anderen Ende verbunden. Das Einlassende 31 des einlassseitigen Rohrabschnitts 33a dient als ein Einlass, in den das rohrinterne Fluid Fi in das Wärmeübertragungsrohr 30 strömt. Der auslassseitige Rohrabschnitt 33b hat ein Auslassende 32 an einem Ende davon und ist mit dem gekrümmten Rohrabschnitt 34 an seinem anderen Ende verbunden. Das Auslassende 32 des auslassseitigen Rohrabschnitts 33b dient als ein Auslass, durch den das Rohrinnenfluid Fi aus der Innenseite des Wärmeübertragungsrohrs 30 strömt. Sowohl die einlassseitige Rohrabschnitt 33a und der auslassseitige Rohrabschnitt 33b erstrecken sich in der Axialrichtung Dx. Das Einlassende 31 und das Auslassende 32 sind jeweils an dem Rohrboden 20 befestigt.
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Das Einlassende 31 wird fixiert, während es in ein Rohrloch 21 eingeführt wird, das in einem Halbkreis (oberer Halbkreis in 1) des Rohrbodens 20 ausgebildet ist. Als ein Ergebnis liegt das Einlassende 31 der rohrinternen Fluidkammer 17 gegenüber. Außerdem wird das Auslassende 32 fixiert, während es in ein Rohrloch 21 eingeführt ist, das in dem anderen Halbkreis (unterer Halbkreis in 1) des Rohrbodens 20 ausgebildet ist. Als ein Ergebnis liegt das Auslassende 32 der inneren Fluidkammer 17 gegenüber. Andererseits ist der Großteil des geraden Rohrabschnitts 33 und der gesamte gekrümmte Rohrabschnitt 34 in der rohrexternen Fluidkammer 18 angeordnet.
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Der Innenzylinder 40 ist innerhalb des Außenzylinders 10 angeordnet. Genauer gesagt ist der Innenzylinder 40 so ausgebildet, dass er den geraden Rohrabschnitt 33 und den gekrümmten Rohrabschnitt 34 von der Außenseite in der rohrexternen Fluidkammer 18 umgibt. Der Innenzylinder 40 umfasst einen Stammteil 41, eine Endplatte 42, und ein Raumtrennelement 43. Der Stammteil 41 ist in einer zylindrischen Form zentriert um die Achse X ausgeformt. Der Stammteil 41 ist von der Innenoberfläche des Stammteils 11 des Außenzylinders 10 in Richtung der Seite getrennt, die näher an der Achse X liegt. Mit anderen Worten, der Stammteil 41 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Stammteils 11 des Außenzylinders 10.
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Die Endplatte 42 ist mit einer zweiten Endseite D2 des Stammteils 41 verbunden. Die Endplatte 42 schließt eine Öffnung in der zweiten Endseite D2 des Stammteils 41. Die Endplatte 42 hat eine Innenoberfläche, die glatt zu der zweiten Endseite D2 vertieft ist. Insbesondere krümmt sich die Innenoberfläche der Endplatte 42 glatt entlang des größten gebogenen Rohrabschnitts 34a mit dem großen Radius der Krümmung zwischen den gebogenen Rohrabschnitten 34. Die Außenoberfläche der Endplatte 42 ist von der Innenoberfläche der zweiten Endplatte 13 des Außenzylinders 10 zur Innenseite der zweiten Endplatte 13 hin getrennt.
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Auf der anderen Seite ist die erste Endseite D1 des Stammteils 41 offen. Das heißt, die Endplatte oder dergleichen ist nicht an dem Ende der ersten Endseite D1 des Stammteils 41 vorgesehen. Das Ende (in anderen Worten, eine Öffnung) der ersten Endseite D1 des Stammteils 41 gemäß der vorliegenden Ausführungsform befindet sich zwischen dem zweiten Düsenstutzen 14b und dem Rohrboden 20.
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Die Rohrträgerplatte 80 unterteilt das Innere des Innenzylinders 40 in eine gekrümmte Rohrkammer 19, in der der gekrümmte Rohrabschnitt 34 angeordnet ist, und andere Kammern. Das Rohrträgerplatte 80 ist in einer flachen Plattenform ausgebildet und erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse X. Eine Vielzahl von Rohrlöchern 81, durch die die Wärmeübertragungsrohre 30 in der Axialrichtung Dx verlaufen, sind in der Rohrträgerplatte 80 ausgebildet. Die Wärmeübertragungsrohre 30 werden durch die Rohrlöcher 81 eingeführt und durch die Rohrträgerplatte 80 gestützt.
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2 ist ein perspektivische Ansicht, die eine schematische Konfiguration eines Innenzylinders, einer zweiten Trennwand, und eines Raumtrennelements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In den anderen Zeichnungen außer 1 sind das Wärmeübertragungsrohr 30, das erste Leitblech 70a und das zweite Leitblech 70b aus Gründen der Zweckmässigkeit der Darstellung weggelassen.
Wie in 1 und 2 dargestellt, unterteilt das Raumtrennelement 43 den Raum Sl, der zwischen der Außenumfangsfläche 41a des Stammteils 41 und der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 in der Axialrichtung Dx ausgebildet ist. Der Raumtrennelement 43 ist in Form einer flachen Platte ausgebildet, die sich in der Radialrichtung in der Mitte um die Achse X erstreckt. Das Raumtrennelement 43 ist in einer halbkreisförmigen Form ausgebildet, wenn es in der Axialrichtung Dx betrachtet wird (siehe 2). Das Raumtrennelement 43, das halbkreisförmig ist, ist auf der Seite nahe dem zweiten Düsenstutzen 14b (obere Hälfte der 1) in Bezug auf eine Position in der Achse X a ngeord net.
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Das Raumtrennelement 43 ist durch Schweißen oder dergleichen mit der Außenumfangsfläche 41a des Stammteils 41 des Innenzylinders 40 verbunden. Andererseits ist das Raumtrennelement 43 nicht mit der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 10 durch Schweißen oder dergleichen verbunden, sondern ist stattdessen mit einer ersten Dichtung 44 versehen, die konfiguriert ist, um einen Spalt zu schließen, der zwischen dem Raumtrennelement 43 und der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 erzeugt wird.
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3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Dichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Als erste Dichtung 44 kann eine so genannte Lamiflexdichtungscheibe verwendet werden. Wie in 3 veranschaulicht ist die erste Dichtung 44 zu einer Flächenform geformt und entlang eines Randabschnitts 43a des Raumtrennelements 43 auf der Seite nahe der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 angebracht. Die erste Dichtung 44 ist so angeordnet, dass sie sich zwischen einer Fläche 43b, die der zweiten Endseite D2 des Raumtrennelements 43 zugewandt ist, und einer Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 erstreckt. Die erste Dichtung 44, die in der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht ist, ist mit der Oberfläche 43b des Raumtrennelements 43 verschraubt. Genauer gesagt, die erste Dichtung 44 ist in einem elastisch verformten Zustand, und elastisch verformt wird und so gekrümmt, dass eine konkav gekrümmte Oberfläche auf der zweiten Endseite D2, einer Hochdruckseite, gebildet wird. Somit ist die erste Dichtung 44 in einem Zustand des Zusammendrückens der Innenumfangsfläche 10c und die Oberfläche 43b geschraubt. Ferner ist das Verfahren zur Befestigung der ersten Dichtung 44 nicht auf Schrauben beschränkt. Die erste Dichtung 44 kann zum Beispiel aus rostfreiem Metall mit hoher Korrosionsfestigkeit gebildet sein.
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Wie in 1 veranschaulicht, unterteilt die erste Trennwand 50 das Innere der rohrinternen Fluidkammer 17 in eine Einlasskammer 17A und eine Auslasskammer 17B. Die Einlasskammer 17A liegt der Einlassendengruppe gegenüber, bei der es sich um eine Sammlung von den Einlassenden 31 der Wärmeübertragungsrohre 30 handelt, und die Auslasskammer 17B zeigt die Auslassendengruppe, bei der es sich um eine Sammlung der Auslassenden 32 der Wärmeübertragungsrohre 30 handelt. Die Einlasskammer 17A kommuniziert mit der Außenseite durch einen rohrinternseitigen Einlassstutzen 16a, der auf der Seite der Einlasskammer 17A der ersten Trennwand 50 angeordnet ist, und die Auslasskammer 17B kommuniziert mit der Außenseite durch einen rohrinternseitigen Auslassstutzen 16b, der an der Seite der Auslasskammer 17B der ersten Trennwand 50 angeordnet ist.
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Die zweite Trennwand 60, zusammen mit dem Innenzylinder 40 und dem Raumtrennelement 43, teilt das Innere der rohrexternen Fluidkammer 18 in eine erste Rohrkammer 15a und eine zweite Rohrkammer 15b auf. Eine einlassseitige Rohrgruppe 33Ga, die eine Sammlung der einlassseitigen Rohrabschnitte 33a wie oben beschrieben darstellt, ist in der ersten Rohrkammer 15a angeordnet, und eine auslassseitige Rohrgruppe 33Gb, die eine Sammlung der auslassseitigen Rohrabschnitte 33b wie oben beschrieben darstellt, ist in der zweiten Rohrkammer 15b angeordnet. Die zweite Trennwand 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist auf der Achse X angeordnet und ist in einer flachen Plattenform ausgebildet, die sich in der horizontalen Richtung erstreckt.
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Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die zweite Trennwand 60 einen Abschnitt mit geringer Breite 61, der an einer zweiten Endseite D2 des Raumtrennelements 43 angeordnet ist, und einen Abschnitt mit großer Breite 62, der an einer ersten Endseite D1 des Raumtrennelements 43 angeordnet ist. Die zweite Trennwand 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist aus einem Metallmaterial gebildet, das eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist als das Rohrboden-Grundmaterial 22 des Rohrbodens 20, der später beschrieben wird.
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4 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang der Linie IV-IV von 2. 5 ist eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang der Linie V-V von 2. 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer zweiten Dichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in der 4 veranschaulicht ist der Abschnitt mit geringer Breite 61 der zweiten Trennwand 60 an der Innenumfangsfläche des Innenzylinders 40 ohne Spalt durch Schweißen oder dergleichen an beiden Randabschnitten 61a in der Breitenrichtung davon zentriert um die Achse X verbunden. Der Abschnitt mit geringer Breite 61 schließt einen Öffnungsbildungsabschnitt 63 ein, der konfiguriert ist, um einen Strömungspfad zum Kommunizieren der ersten Rohrkammer 15a und der zweiten Rohrkammer 15b zu bilden (siehe 1 und 2). Der Öffnungsbildungsabschnitt ist zuletzt im Hinblick auf die Seite der Rohrträgerplatte 80 des Abschnitts mit geringer Breite 61 angeordnet, das heißt endständig zu der zweiten Endseite D2 der zweiten Trennwand 60.
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Beide Randabschnitte 62a des Abschnitts mit großer Breite 62 in der Breitenrichtung, die um die Achse X zentriert sind, sind nicht an der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 befestigt. Die Breite Abschnitts mit großer Breite 62 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Außenzylinders 10. Die zweite Dichtung 64 ist an beiden Rändern 62a des Abschnitts mit großer Breite 62 angebracht. Der Spalt zwischen der zweiten Trennwand 60 und der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 10 wird durch die zweite Dichtung 64 geschlossen.
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Wie in 6 veranschaulicht ist, ist die zweite Dichtung 64 nach der ersten Ausführungsform so angeordnet, dass sie sich zwischen der Fläche 60b der zweiten Trennwand 60 auf Seite der zweiten Rohrkammer 15b und der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 erstreckt. Die zweite Dichtung 64 kann eine so genannte Lamiflex-Dichtungsplatte oder dergleichen verwenden, die in einer Flächenform ausgebildet ist wie die erste Dichtung 44. Die zweite Dichtung 64 gemäß der ersten Ausführungsform ist an der zweiten Trennwand 60 mit Bolzen befestigt und ist in einem Zustand installiert, in dem sie elastisch verformt und gekrümmt ist, so dass eine konkave gekrümmte Fläche auf der Seite der zweiten Rohrkammer 15b angeordnet ist, die eine Hochdruckseite ist. Das Verfahren zum Befestigen der zweiten Dichtung 64 an der zweiten Trennwand 60 ist nicht auf ein Verschrauben beschränkt.
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Wie in der 1 veranschaulicht ist das erste Leitblech 70a in der zweiten Rohrkammer 15b angeordnet und ändert die Strömungsrichtung des rohrexternen Fluids Fo, das in die zweite Rohrkammer 15b fließt. Das erste Leitblech 70a ist entlang einer gedachten Ebene vorgesehen, die sich in der Schnittrichtung in Bezug auf die Axialrichtung Dx erstreckt, in der sich der auslassseitige Rohrabschnitt 33b erstreckt. Das in der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichte erste Leitblech 70a ist entlang einer gedachten Ebene (nicht dargestellt) bereitgestellt, die sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse X erstreckt. Außerdem ist eine Vielzahl von ersten Leitblechen 70a in Intervallen in der Axialrichtung Dx vorgesehen. Das erste Leitblech 70a ist mit einem ersten Rohrloch 71 ausgebildet, durch das der auslassseitige Rohrabschnitt 33b eingeführt wird.
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Die ersten Leitbleche 70a, die einander benachbart in der Axialrichtung Dx vorliegen, weisen Fenster 72 bei gegeneinander verschobenen Positionen auf bei Betrachtung aus der Axialrichtung Dx. Hier wird das rohrexterne Fluid Fo, das in der Axialrichtung Dx durch den Fensterabschnitt 72 eines ersten Leitblechs 70a fließt, von einem anderen Abschnitt als dem Fensterabschnitt 72 von einem ersten Leitblech 70a angrenzend an das erste Leitblech 70a in der Axialrichtung Dx abgelenkt und fließt in der Richtung senkrecht zu der Achse X des Fensterabschnitts 72 des benachbarten ersten Leitblechs 70a in der Axialrichtung Dx. Das heißt, das erste Leitblech 70a bildet einen Strömungsweg CP in einer Schnittrichtung, wobei der Strömungspfad dazu konfiguriert ist, das rohrexterne Fluid Fo in einer sich mit der Achse X überschneidenden Richtung strömen zu lassen, das heißt, in einer Richtung, die den einlassseitigen Rohrabschnitt 33a schneidet.
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Das zweite Leitblech 70b ist in der ersten Rohrkammer 15a angeordnet und ändert die Strömungsrichtung des rohrexternen Fluids Fo, das in der ersten Rohrkammer 15a strömt. Das zweite Leitblech 70b ist entlang einer gedachten Ebene (nicht dargestellt) vorgesehen, die sich in der Schnittrichtung in Bezug auf die Axialrichtung Dx erstreckt, in der sich der einlassseitige Rohrabschnitt 33a erstreckt. Das zweite Leitblech 70b, das in der ersten Ausführungsform veranschaulicht ist, ist entlang einer gedachten Ebene (nicht dargestellt) bereitgestellt und erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse X. Zusätzlich ist eine Vielzahl von zweiten Leitblechen 70b in Intervallen in der Axialrichtung Dx vorgesehen. Das zweite Leitblech 70b ist mit einem zweiten Rohrloch 73 ausgebildet, durch das der einlassseitige Rohrabschnitt 33a eingeführt wird.
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Wie das erste Leitblech 70a auf weisen die zweiten Leitbleche 70b, die benachbart zueinander in der Axialrichtung Dx vorliegen, Fenster 74 bei gegeneinander verschobenen Positionen bei Betrachtung aus der Axialrichtung Dx auf. Das heißt, das rohrexterne Fluid Fo, das in der Axialrichtung Dx durch den Fensterabschnitt 74 eines zweiten Leitblechs 70b fließt, wird umgelenkt durch einen anderen Abschnitt als den Fensterabschnitt 74 eines zweit Leitblechs 70b, das benachbart zu dem zweiten Leitblech 70b in der Axialrichtung Dx vorliegt, und fließt in die Schnittrichtung zu der Achse X zu dem Fensterabschnitt 74 des anderen zweiten Leitblechs 70b, benachbart zu dem zweiten Leitblech 70b in der Axialrichtung Dx. Ähnlich dem ersten Leitblech 70a bildet auch das zweite Leitblech 70b einen Strömungsweg CP in einer Schnittrichtung, wobei der Strömungsweg dazu konfiguriert ist, das rohrexterne Fluid Fo in einer Schnittrichtung zur Achse X strömen zu lassen, das heißt, in einer Richtung, die den einlassseitigen Rohrabschnitt 33a schneidet. In dem ersten Leitblech 70a und dem zweiten Leitblech 70b ist die Anzahl von pro Leitblech gebildeten Fenstern nicht auf eins begrenzt, und zum Beispiel können zwei oder mehrere Fenster ausgebildet sein. Der Strömungspfad, in dem das rohrexterne Fluid Fo strömt, ist nicht auf den einzelnen Segmenttyp beschränkt, der in 1 dargestellt ist. Zum Beispiel können auch andere Systeme wie beispielsweise ein segmentierter Typ und ein NTIW-(No Tube in Window) Typ verwendet werden.
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7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Rohrbodens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in der 1 und 7 veranschaulicht, schließt der Rohrboden 20 gemäß der ersten Ausführungsform ein Rohrboden-Grundmaterial 22, eine erste Rückplatte 23, und ein Schraubenbefestigungselement 90 (siehe 7) ein.
Die Einlassenden 31 und die Auslassenden 32 der Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 30 wie oben beschrieben sind an dem Rohrboden-Grundmaterial 22 befestigt. Das Rohrboden-Grundmaterial 22 besitzt eine ausreichende Festigkeit, die dem Druck des rohrexternen Fluids Fo und dem rohrinternen Fluids Fi widerstehen kann. Als Material zur Bildung des Rohrboden-Grundmaterials 22 kann zum Beispiel Karbonstahl verwendet werden. Das heißt, das Material des Rohrboden-Grundmaterials 22 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Metall, dem Chrom oder dergleichen, das in der Lage ist, die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, nicht absichtlich hinzugefügt wird.
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Die erste Rückplatte 23 ist so angeordnet, dass sie in Kontakt mit der Oberfläche des Rohrboden-Grundmaterials 22 auf der Seite der rohrexternen Fluidkammer 18 steht. Die erste Rückplatte 23 ist in einer Plattenform ausgebildet, die dünner ist als das Rohrboden-Grundmaterial 22, und die Oberfläche des Rohrboden-Grundmaterials 22 auf der Seite der rohrexternen Fluidkammer 18 von der zweiten Endseite D2 abdeckt. Die erste Rückplatte 23 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in Form einer Scheibe ausgebildet und deckt im Wesentlichen die gesamte Oberfläche 22a des Rohrboden-Grundmaterials 22 auf der Seite der rohrexternen Fluidkammer 18 ab. Die erste Rückplatte 23 ist mit einem Endabschnitt 60c der zweiten Trennwand 60 an der ersten Endseite D1 durch Schweißen oder dergleichen verbunden. Die erste Rückplatte 23 ist aus einem Metallmaterial hergestellt, das eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist als das Rohrboden-Grundmaterial 22. Als Metallmaterial mit hoher Korrosionsfestigkeit kann zum Beispiel ein Metall mit einem höheren Gehalt an Chrom als das Rohrboden-Grundmaterial 22 wie rostfreier Stahl, genannt werden. Die erste Rückplatte 23 kann aus dem gleichen Material wie die zweite Trennwand 60 ausgebildet sein.
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Die erste Rückplatte 23 schließt ein Schraubeneinführloch 23a und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohreinführlöchern 23b (siehe 1) ein. Das Wärmeübertragungsrohreinführloch 23b (siehe 1) ist so ausgebildet, dass es einen Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als der Durchmesser des Wärmeübertragungsrohrs 30, und jedes der oben beschriebenen Wärmeübertragungsrohre 30 wird darin eingeführt. Das Schraubeneinführloch 23a ist ein Durchgangsloch, in das ein Schraubenschaftabschnitt 91 eines Schraubenbefestigungselements 90 mit Außengewinden lose eingesetzt ist. Hier bedeutet „lose eingeführt“ beispielsweise einen Zustand, in dem der Innendurchmesser des Schraubeneinführlochs 23a größer ausgebildet ist als der Durchmesser des Schraubenschaftabschnitts 91, und die Schneckenschaftabschnitt 91 ist nicht an der ersten Rückplatte 23 durch Einschrauben befestigt, sondern wird einfach eingeführt. Das heißt, der Schraubenschaftabschnitt 91 kann leicht in einer Richtung verschoben werden, die die Erstreckungsrichtung des Schraubenschaftabschnitts 91 innerhalb des Schraubeneinführlochs 23a schneidet.
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Das Schraubenbefestigungselement 90 koppelt die erste Rückplatte 23 mit dem Rohrboden-Grundmaterial 22, indem es angeschraubt wird. Das Schraubbefestigungselement 90 gemäß der ersten Ausführungsform weist einen Bolzen 92 auf, der den oben beschriebenen Schraubenschaftabschnitt 91 aufweist, und Innengewinde 24, die in dem Rohrboden-Grundmaterial 22 ausgebildet sind. Das heißt, die erste Rückplatte 23 ist an der der zweiten Endseite D2 gegenüberliegenden Oberfläche des Rohrboden-Grundmaterials 22 an einer Vielzahl von Positionen durch die Schraubbefestigungen 90 verschraubt. Zusätzlich kann das Schraubbefestigungselement 90 eine Struktur aufweisen, die durch Aufschrauben befestigt werden kann, und zusätzlich zu der Kombination aus dem Bolzen 92 und den Innengewinden 24, die in dem Rohrboden-Grundmaterial 22 ausgebildet sind, kann eine Kombination aus Stehbolzen, die in das Rohrboden-Grundmaterial 22 eingeführt und darin gesichert sind, Muttern oder dergleichen verwendet werden.
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Der Wärmetauscher 100 gemäß der ersten Ausführungsform weist die oben beschriebene Konfiguration auf. Als nächstes wird der Betrieb des Wärmetauschers 100 mit Bezug auf 1 beschrieben.
Der Wärmetauscher 100 gemäß der ersten Ausführungsform erwärmt den Gasturbinenbrennstoff, welcher ein korrosives Fluid mit Schwefel oder dergleichen als rohrexternes Fluid Fo ist. In diesem Wärmetauscher fließt das rohrinterne Fluid Fi hinein über die rohrinternseitige Einlassdüse 16a, und das rohrexterne Fluid Fo fließt über den ersten Düsenstutzen 14a ein.
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Zuerst wird das rohrinterne Fluid Fi unter Druck mit Hilfe einer Pumpe oder dergleichen zugeführt und strömt aus dem rohrinternseitigen Einlassstutzen 16a in die Einlasskammer 17A. Das rohrinterne Fluid Fi, das in die Einlasskammer 17A fließt, fließt von dem Einlassende 31 des Wärmeübertragungsrohrs 30 in den rohrinternen Strömungspfad in dem Wärmeübertragungsrohr 30, und erreicht das Auslassende 32 über den einlassseitigen Schlauchabschnitt 33a, den gekrümmten Rohrabschnitt 34, und den auslassseitigen Rohrabschnitt 33b. Das rohrinterne Fluid Fi, das das Auslassende 32 erreicht, fließt hinaus in die Auslasskammer 17B und fließt dann zu der Außenseite des Außenzylinders 10 von der rohrinternseitigen Auslassdüse 16b.
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Andererseits fließt das rohrexterne Fluid Fo von dem ersten Düsenstutzen 14a in die zweite Rohrkammer 15b über den zylinderinternen Einlassströmungsweg 25, der zwischen dem Innenzylinder 40 und dem Außenzylinder 10 gebildet wird. Hier wird der Raum Sl, der zwischen dem Innenzylinder 40 und dem Außenzylinder 10 ausgebildet ist, durch das Raumtrennelement 43 in der Axialrichtung Dx unterteilt. Der Druck P1 des rohrexternen Fluids Fo, der auf die Oberfläche 43b an der ersten Endseite D1 des Raumtrennelements 43 wirkt, ist niedriger als der Druck P2 des rohrexternen Fluids Fo, das auf die Oberfläche 43a an der zweiten Endseite D2 wirkt (P1 < P2). Dies liegt daran, dass der Druck des rohrexternen Fluids Fo außerhalb des Rohrs an der ersten Endseite D1 aufgrund des Druckverlustes abnimmt, der in der ersten Rohrkammer 15a und der zweiten Rohrkammer 15b auftritt. Da die erste Dichtung 44 ist zwischen dem Raumtrennelement 43 und der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 vorgesehen ist, wird eine Leckage des rohrexternen Fluids Fo aufgrund der Druckdifferenz aus dem Spalt zwischen dem Raumtrennelement 43 und der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 unterdrückt.
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Das rohrexterne Fluid Fo, das in die zweite Rohrkammer 15b von der ersten Endseite D1 in Richtung der zweiten Endseite D2 in der zweiten Rohrkammer 15b fließt, ist im Inneren des Innenzylinders 40 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt strömt das rohrexterne Fluid Fo entlang eines gewundenen Strömungswegs, der durch den Innenzylinder 40, die zweite Trennwand 60 und die Vielzahl von ersten Leitblechen 70a ausgebildet ist. Das heißt, das rohrexterne Fluid Fo fließt von der ersten Endseite D1 zu der zweiten Endseite D2 während es sich in der ersten Rohrkammer 15a dahinwindet. Bei dem Fließprozess durch die erste Rohrkammer 15a tauscht das rohrexterne Fluid Fo Wärme mit dem Rohr im rohrinternen Fluid Fi durch die Vielzahl von auslassseitigen Rohrabschnitten 33b aus.
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Das zu der zweiten Endseite D2 der ersten Rohrkammer 15a fließende rohrexterne Fluid Fo fließt in die erste Rohrkammer 15 durch die Öffnung des Öffnungsbildungsabschnitts 63, der am letzten Ende der zweiten Endseite D2 des Abschnitts mit geringer Breite 61 in der zweiten Trennwand 60 gebildet ist. Das in die erste Rohrkammer 15a fließende rohrexterne Fluid Fo fließt in die erste Rohrkammer 15a von der zweiten Endseite D2 in Richtung der ersten Endseite D1. Mit anderen Worten wird die Richtung, in der das rohrexterne Fluid Fo strömt, an dem Öffnungsbildungsabschnitt 63 umgekehrt. Ferner dient in anderen Worten, der Öffnungsbildungsabschnitt 63 als ein Rücklaufabschnitt des Strömungsweges, durch den das rohrexterne Fluid Fo fließt.
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Das in die erste Rohrkammer 15a fließende rohrexterne Fluid Fo fließt durch einen gewundenen Strömungspfad, der durch den Innenzylinder 40, die zweite Trennwand 60, und die Vielzahl von zweiten Leitblechen 70b gebildet wird, auf die gleiche Weise wie beim Fließen durch die zweite Rohrkammer 15b. Das heißt, das rohrexterne Fluid Fo fließt von der zweiten Endseite D1 zu der ersten Endseite D2 während es sich in der zweiten Rohrkammer 15b dahinwindet. Das rohrexterne Fluid Fo tauscht Wärme mit dem inneren rohrinternen Fluid Fi aus, das in der Vielzahl der einlassseitigen Rohrabschnitte 33a in dem Prozess des Fließens in die erste Rohrkammer 15a fließt. Darüber hinaus fließt das rohrexterne Fluid Fo, das Wärme mit dem internen rohrinternen Fluid Fi in den einlassseitigen Rohrabschnitten 33a ausgetauscht hat, von der Öffnung des Innenzylinders 40 in den zylinderinternen Ausslassströmungspfad 26 zwischen der Innenoberfläche des Außenzylinders 10 und der Außenoberfläche des Innenzylinders 40. In dieser Zeit kommt das rohrexterne Fluid Fo nur mit der ersten Rückplatte 23 des Rohrbodens 20 in Kontakt und fließt in den zylinderinternen Auslasssströmungsweg 26, ohne in Kontakt mit dem Rohrboden-Grundmaterial 22 zu kommen. Hier wird das rohrexterne Fluid Fo, das in den zylinderinternen Auslassströmungsweg 26 fließt, auf eine hohe Temperatur erwärmt, und der Rohrboden 20 und der Außenzylinder 10 auf der Seite der ersten Rohrkammer 15a werden ebenfalls durch dieses rohrexterne Fluid Fo mit hoher Temperatur erwärmt. Das in den zylinderinternen Ausslassströmungsweg 26 fließende rohrexterne Fluid Fo fließt an der Außenseite des Außenzylinders 10 aus dem zweiten Düsenstutzen 14b.
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Gemäß dem Wärmetauscher 100 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ist eine erste Rückplatte 23, die aus einem Material mit höherer Korrosionsfestigkeit als das Rohrboden-Grundmaterial 22 besteht, auf der Oberfläche 22a des Rohrboden-Grundmaterials 22 auf der ersten Rohrkammer 15a angeordnet. Daher kann, wenn das in der ersten Rohrkammer 15a strömende rohrexterne Fluid Fo eine höhere Temperatur erhält als das in der zweiten Rohrkammer 15b strömende rohrexterne Fluid Fo, ein Fortschreiten der Korrosion durch die Oberfläche 22a des Rohrboden-Grundmaterials 22 auf der Seite der ersten Rohrkammer 15a in Kontakt mit dem rohrexternen Fluid Fo mit erhöhter Korrosivität unterdrückt werden. Ferner ist die erste Rückplatte 23 mit dem Rohrboden-Grundmaterial 22 durch ein Schraubbefestigungselement 90 verbunden und ist mit dem Endabschnitt der zweiten Trennwand 60 an der ersten Endseite D1 verbunden. Das heißt, die erste Rückplatte 23 ist nur mit der zweiten Trennwand 60 verbunden, nicht mit dem Außenzylinder 10, und ist an dem Außenplatten-Grundmaterial 22 nur durch ein Schraubbefestigungselement 90 befestigt, in dem der Schraubenschaftabschnitt 91 lose in das Schraubeneinführloch 23a eingeführt ist. Daher kann selbst in einem Fall, in dem eine thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Rohrboden-Grundmaterial 22 und dem Außenzylinder 10 und der ersten Rückplatte 23 auftritt, die erste Rückplatte 23 geringfügig in Bezug auf das Schraubenbefestigungselement 90 verschoben werden, um der ersten Rückplatte 23 einen Ausweg zu ermöglichen, wenn die auf die erste Rückplatte 23 aufgrund der thermischen Ausdehnungsdifferenz wirkende Kraft die Befestigungskraft des Schraubenefestigungselements 90 übersteigt. Daher ist es möglich, zu unterdrücken, dass eine übermäßige Beanspruchung auf die erste Rückplatte 23 aufgrund der thermischen Ausdehnungsdifferenz aufgebracht wird. Daher ist es möglich, eine Zunahme der Herstellungskosten und das Fortschreiten von Korrosion zu unterdrücken und eine Abnahme in der Haltbarkeit zu unterdrücken.
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Darüber hinaus sind der Innenzylinder 40 und das Raumtrennelement 43 aus einem Material gebildet, das eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Rohrboden-Grundmaterial 22 aufweist. Selbst wenn daher das externe rohrexterne Fluid Fo, bei dem es sich um ein korrosives Fluid mit hoher Temperatur handelt, in die erste Rohrkammer 15a fließt, kann die Korrosion des Innenzylinders 40 und des Raumtrennelements 43 vermieden werden. Ferner sind der Innenzylinder 40 und die zweite Trennwand 60 miteinander verbunden, und das Raumtrennelement 43 ist nicht mit dem Außenzylinder 10 verbunden. Selbst wenn daher eine thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Außenzylinder 10, dem Innenzylinder 40, und dem Raumtrennelement 43 auftritt, werden der Innenzylinder 40 und das Raumtrennelement 43 relativ zu dem Außenzylinder 10 gegeneinander verschoben, so dass die auf das Raumtrennelement 43 und den Innenzylinder 40 aufgebrachte Belastung vermieden werden kann.
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Ferner wird, selbst wenn ein Spalt zwischen dem Raumtrennelement 43 und dem Außenzylinder 10 ausgebildet ist, der Spalt durch die erste Dichtung 44 geschlossen, und daher kann der Fluss des rohrexternen Fluids Fo durch den Spalt verhindert werden. Folglich kann eine Abnahme in der Effizienz des Wärmeaustauschs unterdrückt werden. In gleicher Weise ist es möglich, den Fluss des rohrexternen Fluids Fo zwischen der ersten Rohrkammer 15a und der zweiten Rohrkammer 15b zu vermeiden, auch wenn ein Spalt zwischen der zweiten Trennwand 60 und dem Außenzylinder 10 gebildet wird, da der Spalt zwischen der zweiten Trennwand 60 und dem Außenzylinder 10 durch die zweite Dichtung 64 geschlossen wird. Folglich kann eine Abnahme in der Effizienz des Wärmeaustauschs unterdrückt werden.
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Zweite Ausführungsform
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Nachstehend wird ein Wärmetauscher gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Wärmetauscher gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Wärmetauscher nach der ersten Ausführungsform nur darin, dass ferner eine zweite Rückplatte 27 vorgesehen ist. Daher wird gleichen Elementen wie in der ersten Ausführungsform das gleiche Referenzzeichen zugewiesen, und eine redundante Beschreibung entfällt.
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8 ist eine Teilquerschnittsansicht des Außenzylinders des Wärmetauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 8.
Wie in 8 und 9 dargestellt, weist der Außenzylinder 10B des Wärmetauschers gemäß der zweiten Ausführungsform eine zweite Rückplatte 27 auf. Die zweite Rückplatte 27 ist so angeordnet, dass sie den Bereich zwischen dem Raumtrennelement 43 auf der Seite der ersten Rohrkammer 15a der zweiten Trennwand 60 und dem Rohrboden 20 in der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B abdeckt. In der zweiten Ausführungsform ist die Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B mit einer Vielzahl von zweiten Rückplatten 27 abgedeckt.
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Die Vielzahl der zweiten Rückplatten 27 sind beispielsweise in einer rechteckigen Form ausgebildet, die entlang einer gekrümmten Oberfläche der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B gekrümmt ist, und sind derart angeordnet, dass deren Längsrichtung der um die Achse X zentrierten Umfangsrichtung zugewandt ist. Während der Außenzylinder 10B aus einem Metall wie etwa Karbonstahl hergestellt ist, besteht die zweite Rückplatte 27 ebenso wie die erste Rückplatte 23 aus einem Metall wie rostfreiem Stahl, der eine höhere Korrosionsbeständigkeit als der Außenzylinder 10B aufweist. Ferner ist die zweite Rückplatte 27 dünner ausgebildet als der Außenzylinder 10B. Der Umfangsrandabschnitt 27a der zweiten Rückplatte 27 ist mit der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B durch Aufschweißen oder dergleichen verbunden. Der Spalt zwischen den benachbarten zweiten Rückplatten 27 wird auch durch Aufschweißen oder dergleichen gefüllt. Es sollte beachtet werden, dass die zweite Rückplatte 27 durch Hinzufügen von Punktschweißen zu einem Abschnitt innerhalb des Umfangsrandabschnitts 27a gebildet werden kann, so dass ein Abschnitt innerhalb des Umfangsrandabschnitts 27a nicht von der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B schwebt.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform wird von der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B der Bereich zwischen dem Raumtrennelement 43 und dem Rohrboden 20, der mit dem zweiten Düsenstutzen 14b ausgestattet ist, mit der zweiten Grundplatte 27 abgedeckt. Wenn daher das rohrexterne Fluid Fo, bei dem es sich um ein korrosives Fluid mit hoher Temperatur handelt, aus dem zweiten Düsenstutzen 14b fließt, ist es möglich, zu verhindern, dass das rohrexterne Fluid Fo in Kontakt mit der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B kommt.
Da ferner die Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10B mit einer Vielzahl von zweiten Rückplatten 27 bedeckt ist, kann eine Verformung der zweiten Rückplatte 27 durch eine thermische Ausdehnungsdifferenz in der Axialrichtung Dx zwischen den Außenzylinder 10B und der zweiten Rückplatte 27, zum Beispiel, unterdrückt werden. Da ferner die zweite Rückplatte 27 ist in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, kann die Verarbeitbarkeit beim Anbringen der zweiten Rückplatte 27 an der Innenumfangsfläche 10c verbessert werden.
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Als Nächstes werden abgeänderte Beispiele jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben. Außerdem wird gleichen Elementen wie in jeder der oben beschriebenen Ausführungsform das gleiche Referenzzeichen zugewiesen, und redundante Beschreibungen entfallen.
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Erstes abgeändertes Beispiel
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10 ist eine Querschnittsansicht, die einen zweiten Düsenstutzen gemäß einem ersten abgeänderten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der ersten und der zweiten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, ist der Fall, in dem der zweite Düsenstutzen 14b aus dem gleichen Material wie demjenigen des Außenzylinders 10 gebildet ist, beispielhaft dargestellt. Es kann jedoch wie bei der ersten Rückplatte 23 und der zweiten Rückplatte 27, ein Metallmaterial mit einer höheren Korrosionsbeständigkeit als der Außenzylinder 10 verwendet werden, wie in dem Fall des zweiten Düsenstutzens 14b des ersten abgeänderten Beispiels wie in 10 veranschaulicht. Mit solch einer Konfiguration ist es möglich, das Fortschreiten der Korrosion des zweiten Düsenstutzens aufgrund des Kontaktes mit dem rohrexternen Fluid Fo mit hoher Temperatur zu unterdrücken.
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Zweites abgeändertes Beispiel
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11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Nähe der Schraubeneinführlochs der Rohrbodens gemäß dem zweiten abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zum Beispiel, wie in 11 veranschaulicht, kann das oben beschriebene Schraubenbefestigungselement 90 ferner einen Dichtring W umfassen, durch die der Schraubenschaftabschnitt 91 eingeführt werden kann. Die Dichtring W weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Schraubenschaftabschnittes 91 und kleiner als der Innendurchmesser des Schraubeneinführlochs 23a. Der Dichtring W kann einen Außendurchmesser aufweisen, der größer als der Innendurchmesser des Schraubeneinführlochs 23a. In dem zweiten abgeänderten Beispiel ist ein Fall beispielhaft dargestellt, in dem ein Schraubenbefestigungselement 90 einen Bolzen 92 enthält. Der Innendurchmesser des Dichtrings W gemäß dem zweiten abgeänderten Beispiel ist kleiner als ein Durchmesser des Inkreises eines Sechsecks des Schraubenkopfes 93. Der Innendurchmesser des Dichtrings W kann kleiner als ein Biskopf sein, wenn ein Bis anstelle des Bolzens 92 verwendet wird, und kleiner als der Durchmesser eines Inkreises der Mutter, wenn ein Stehbolzen verwendet wird.
Nach dem zweiten abgeänderten Beispiel wird der Spalt zwischen dem Schraubeneinführloch 23a und dem Schraubenschaftabschnitt 91 durch den Dichtring W geschlossen, so dass das Eindringen des rohrexternen Fluids Fo in den Spalt zwischen dem Rohrboden-Grundmaterial 22 und der ersten Rückplatte 23 reduziert werden kann. Als ein Ergebnis kann die Korrosion des Rohrboden-Grundmaterials 22 unterdrückt werden.
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Drittes abgeändertes Beispiel
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In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem die erste Dichtung 44 und die zweite Dichtung 64, die in der Form von durch elastische Verformung gebogenen Blättern sind, wie z. B. eine Lamiflex-Dichtung, jeweils verwendet werden. Die Dichtungsstruktur zwischen der zweiten Trennwand 60 und der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 10 ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Dichtstruktur der ersten Ausführungsform begrenzt.
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12 ist eine Querschnittsansicht, die eine Dichtungsstruktur zwischen der zweiten Trennwand und der Innenumfangsfläche des Außenzylinders gemäß einem dritten abgeänderten Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. 13 ist eine Ansicht, die einen weiteren Aspekt des dritten abgeänderten Beispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, bei dem das Schraubeneinführloch der Aufnahmeplatte von oben betrachtet wird.
Wie in 12 veranschaulicht ist die Aufnahmeplatte 46 durch Schweißen oder dergleichen mit der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 gemäß dem dritten abgeänderten Beispiel verbunden. Die Aufnahmeplatte 46 ist kontinuierlich in der Axialrichtung Dx entlang der zweiten Trennwand 60. Die Aufnahmeplatte 46 ist mit der zweiten Trennwand 60 durch einen Bolzen B und eine Mutter N verbunden.
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Jedes der Schraubeneinführlöcher 46a und 60b, die in der Aufnahmeplatte 46 und der zweiten Trennwand 60 ausgeformt sind, weist einen Innendurchmesser auf, der größer als der Durchmesser des Schraubenschaftabschnitts B des Bolzens B, und der Schraubenschaftabschnitt B, der durch die Schraubeneinführlöcher 46a und 60b eingeführt ist, kann in einer Richtung, die den Schraubenschaftabschnitt Bs im Umkreis der Schraubeneinführlöcher 46a und 60b schneidet, verschoben werden, wenn ein Eingangssignal angelegt wird, dass die Kupplungskraft des Bolzen B und er Mutter N überschreitet. In diesem dritten abgeänderten Beispiel wird eine ringförmige Dichtscheibe W3 für einen Satz an Bolzen B und MutterN verwendet. Wie der oben beschriebene Dichtring W2 ist der Innendurchmesser des Dichtrings W3 etwas kleiner als der Inkreis des Schraubenkopfes und etwas größer als der Durchmesser des Schraubenschaftbereichs Bs. Der Außendurchmesser des Dichtrings W3 ist größer als der umschriebene Kreis des Schraubenkopfes. Außerdem kann, wie in 13 veranschaulicht, das Schraubeneinführloch 46, wie auch das Schraubeneinführloch 146a der Aufnahmeplatte 46, ein Langloch sein, das sich in der Axialrichtung Dx längt. Ebenso kann das Schraubeneinführloch 60b der zweiten Trennwand 60 ein Langloch sein. In 13 ist der Dichtring W3 durch zwei strichpunktierte Linien veranschaulicht, aber der Dichtring W3 kann weggelassen werden.
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Daher kann gemäß dem dritten abgeänderten Beispiel, wie in der ersten Ausführungsform, unterdrückt werden, dass eine übermäßige Beanspruchung auf die zweite Trennwand 60 aufgrund der thermischen Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Außenzylinder 10 und der zweiten Trennwand 60 verschiedener Materialien, während der Ausfluss des rohrexternen Fluids Fo von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite unterdrückt wird.
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Viertes abgeändertes Beispiel
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14 veranschaulicht einen Dichtring gemäß einem vierten abgeänderten Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dem oben beschriebenen dritten abgeänderten Beispiel wird beispielhaft ein Fall dargestellt, in dem eine ringförmige Dichtscheibe W für einen Satz aus Bolzen B und Mutter N verwendet wird. Die Form des Dichtrings W ist nicht auf diese Form beschränkt. Zum Beispiel kann, wie in 14 veranschaulicht, ein Dichtring W4, der so ausgebildet ist, dass er sich durch eine Vielzahl von Schraubeneinführlöchern 123b erstreckt, verwendet werden. In dieser Art und Weise kann die Anzahl der Teile reduziert und die Belastung der Montagearbeiter verringert werden. Zusätzlich kann der in 12 und 13 veranschaulichte Dichtring W3 auch durch eine Dichtscheibe (nicht dargestellt) ersetzt werden, die sich in der Axialrichtung Dx erstreckt, um sich durch eine Vielzahl von Schraubeneinführlöchern 46a oder eine Vielzahl von Schraubeneinführlöchern 60b zu erstrecken.
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Fünftes abgeändertes Beispiel
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15 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 4 gemäß dem fünften abgeänderten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 16 ist eine Querschnittsansicht entsprechend 5 gemäß dem fünften abgeänderten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen und den jeweiligen modifizierten Beispielen ist der Fall, in dem die zweite Trennwand 60 aus einer flachen Platte gebildet ist, beispielhaft dargestellt. Die zweite Trennwand ist jedoch nicht auf eine einzelne Platte beschränkt. Beispielsweise kann die zweite Trennwand eine Mehrfachstruktur aufweisen, wie beispielsweise eine zweite Trennwand gemäß dem fünften modifizierten Beispiel, das in 15 und 16 veranschaulicht ist. Obwohl 15 und 16 eine Doppelstruktur als ein Beispiel für die Mehrfachstruktur veranschaulichen, kann die Mehrfachstruktur eine Doppelstruktur oder mehr sein.
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Wie in 15 und 16 veranschaulicht, schließt die zweite Trennwand 260 des fünften abgeänderten Beispiels einen ersten Plattenabschnitt 260A, einen zweiten Plattenabschnitt 260B und einen Abstandshalter (nicht dargestellt) ein.
Der erste Plattenabschnitt 260A ist auf der Seite der ersten Rohrkammer 15a angeordnet, und der zweite Plattenabschnitt 260B ist auf der Seite der zweiten Rohrkammer 15b angeordnet. Der erste Plattenabschnitt 260A und der zweite Plattenabschnitt 260B sind durch einen Abstandshalter (nicht dargestellt) voneinander beabstandet.
Die so gebildete zweite Trennwand 260 hat einen Abschnitt mit geringer Breite 261 und einen Abschnitt mit großer Breite 262 wie in der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Randabschnitte des Abschnitts mit geringer Breite 261 sind jeweils von der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 getrennt. Die Randabschnitte des Abschnittes mit großer Breite 262 sind jeweils leicht von der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 getrennt. Eine zweite Dichtung 264, die konfiguriert ist, um den Spalt zwischen dem ersten Plattenabschnitt 260A und der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 10 zu schließen, ist an dem Randabschnitt mit großer Breite 262 des ersten Plattenabschnitts 260A angebracht, analog zu der zweiten Dichtung 64 der oben beschriebenen Ausführungsform.
Obwohl 15 und 16 einen Fall veranschaulichen, in dem die zweite Dichtung 264 angebracht ist, so dass sie hin zu der Seite der ersten Rohrkammer 15a und der Seite der zweiten Rohrkammer 15b gekrümmt werden kann, kann auch nur entweder die erste Rohrkammer 15a oder die zweite Rohrkammer 15b vorgesehen sein.
In dem Öffnungsbildungsabschnitt (nicht veranschaulicht; äquivalent zu dem Öffnungsbildungsabschnitt 63 der Ausführungsform), der auf der zweiten Endseite D2 der zweiten Trennwand 260 gebildet ist, ist ein leckageverhindernder Abstandhalter (nicht veranschaulicht) in dem Spalt vorgesehen, um den Öffnungsbildungsabschnitt zu umgeben, um zu verhindern, dass das rohrexterne Fluid Fo aus dem Spalt zwischen dem ersten Plattenabschnitt 260A und dem zweiten Plattenabschnitt 260B austritt.
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Der Innenzylinder 240 gemäß dem fünften abgeänderten Beispiel umfasst einen ersten Halbabschnitt 241 und einen zweiten Halbabschnitt 242, die jeweils in einer Halbzylinderform ausgebildet sind, die sich in der Axialrichtung Dx erstreckt. Der erste Halbabschnitt 241 und der zweite Halbabschnitt 242 des fünften abgeänderten Beispiels sind jeweils in einer halbkreisförmigen Bogenform im Querschnitt senkrecht zur Achse X ausgebildet. Beide Endränder des ersten Halbabschnitts 241 in der Umfangsrichtung, die um die Achse X zentriert ist, sind mit der Oberfläche des ersten Plattenabschnitts 260A durch Schweißen oder dergleichen verbunden. In ähnlicher Weise sind beide Endränder des zweiten Halbabschnitts 242 in der Umfangsrichtung, die um die Achse X zentriert ist, mit der Oberfläche des zweiten Plattenabschnitts 260B durch Schweißen oder dergleichen verbunden.
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Das Raumtrennelement 43 hat die gleiche Konfiguration wie die der oben beschriebenen Ausführungsform, und ist mit dem ersten Halbabschnitt 241 des Innenzylinders 240 und dem ersten Plattenabschnitt 260A durch Schweißen oder dergleichen verbunden. Das Raumtrennelement 43 ist nicht mit der Innenumfangsfläche des Außenzylinders 10 durch Schweißen oder dergleichen verbunden, sondern schließt stattdessen eine ersten Dichtung 44 (nicht dargestellt) ein, die konfiguriert ist, um einen Spalt zu schließen, der zwischen dem Raumtrennelement 43 und der Innenumfangsfläche 10c des Außenzylinders 10 erzeugt wird.
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Daher kann beispielsweise gemäß dem fünften abgeänderten Beispiel der Wärmetauscher zusammengebaut werden, indem jeweils die erste Einheit, in der der erste Plattenabschnitt 260A, der erste Halbabschnitt 241 und das Raumtrennelement 43 verbunden sind, und die zweite Einheit, in der der zweite Plattenabschnitt 260B und der zweite Halbabschnitt 242 verbunden sind, in den äußeren Zylinder 10 eingefügt werden. Daher kann der Wärmetauscher leicht zusammengebaut werden. Ferner weist gemäß dem fünften abgeänderten Beispiel, die zweite Trennwand 260 eine multiple Struktur auf, wodurch die thermische Isolierungsleistung der zweiten Trennwand 260 verbessert werden kann.
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Andere abgeänderte Beispiele
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und schließt die oben beschriebenen Ausführungsformen mit verschiedenen daran hinzugefügten Änderungen ein, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Das heißt, die spezifische Form, Konfiguration, oder Ähnliches wie in den Ausführungsformen beschrieben, sind lediglich Beispiele, und können nach Bedarf geändert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung auf einen Wärmetauscher angewendet wurde, bei dem ein Wärmeübertragungsrohr in einer U-Form ausgebildet ist, ist das Wärmeübertragungsrohr nicht auf einen U-förmigen Wärmetauscher beschränkt.
Ferner ist als ein Befestigungselement mit einem Schaftabschnitt ein Schraubbfestigungselement beispielhaft verwendet, in dem eine externe Schraube auf einem Schraubenschaft beispielhaft verwendet wird, aber ein Befestigungselement wie eine Niete verwendet werden.
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Ferner wurde in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Fall beschrieben, bei dem das rohrexterne Fluid Fo erhitzt wird, aber der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch anwendbar auf den Fall, in dem das rohrexterne Fluid Fo gekühlt wird. In diesem Fall fließt aufgrund der hohen Temperatur das rohrexterne Fluid Fo aus dem zweiten Düsenstutzen 14b in den Außenzylinder 10, und fließt aus dem ersten Düsenstutzen 14a an die Außenseite des Außenzylinders 10. Ferner kann das rohrinterne Fluid Fi, das als Kältemittel dient, von dem Auslassende 32 zu dem Einlassende 31 strömen. Auch in diesem Fall ist es, da die Temperatur des rohrexternen Fluids Fo unmittelbar nachdem es aus dem zweiten Düsenstutzen 14b geflossen ist, hoch ist, möglich, das Fortschreiten von Korrosion durch das rohrexterne Fluid Fo mit einer hohen Temperatur zu unterdrücken, und die Zunahme der Herstellungskosten und die Verschlechterung der Haltbarkeit aufgrund der Belastung durch die thermische Ausdehnungsdifferenz zu unterdrücken.
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Ferner wurde in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen der Fall beispielhaft beschrieben, in dem die erste Rückplatte 23 in Form einer Scheibenform veranschaulicht. Die erste Rückplatte 23 muss jedoch nur einen Abschnitt des Rohrboden-Grundmaterials 22 abdecken, der wenigstens der ersten Rohrkammer 15a gegenüberliegt. Das heißt, die erste Rückplatte kann in einer halbkreisförmigen Scheibenform ausgebildet sein.
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Ferner wurde in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben ist, der Fall beschrieben, bei dem sich die erste Rückplatte 23 in engem Kontakt mit dem Rohrboden-Grundmaterial 22 befindet. Jedoch kann ein Spalt zwischen der ersten Rückplatte 23 und dem Rohrboden-Grundmaterial 22 ausgebildet werden.
Ferner kann, obwohl die Wärmetauscher 100 wie oben beschrieben als ein Wärmetauscher zum Erhöhen der Temperatur des Brenngases der Gasturbine verwendet wird, er auch zum Wärmeaustausch für andere als das Brenngas der Gasturbine verwendet werden, so lange das korrosive Fluid ein rohrexternes Fluid Fo ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist auf einen Wärmetauscher anwendbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Zunahme der Herstellungskosten und das Fortschreiten von Korrosion zu unterdrücken, und eine Abnahme in der Haltbarkeit zu unterdrücken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Außenzylinder
- 10a
- Erstes Ende
- 10b
- Zweites Ende
- 10B
- Außenzylinder
- 10c
- Innenumfangsfläche
- 11
- Stammteil
- 12
- Erste Endplatte
- 13
- Zweite Endplatte
- 14a
- Erster Düsenstutzen
- 14b
- Zweiter Düsenstutzen
- 15a
- Erste Rohrkammer
- 15b
- Zweite Rohrkammer
- 16a
- Rohrinterne Einlassdüse
- 16b
- Rohrinterne Auslassdüse
- 17
- Rohrinterne Fluidkammer
- 17A
- Einlasskammer
- 17B
- Auslasskammer
- 18
- Rohrexterne Fluidkammer
- 19
- Gekrümmte Rohrkammer
- 20
- Rohrboden
- 21
- Rohrloch
- 22
- Rohrboden-Grundmaterial
- 22a
- Oberfläche
- 23
- Erste Rückplatte
- 23a
- Schraubeneinführloch
- 23b
- Wärmeübertragungsrohr-Einführloch
- 24
- Innengewinde
- 25
- Zylinderinterner Einlassströmungsweg
- 26
- Zylinderinterner Auslassströmungsweg
- 27
- Zweite Rückplatte
- 27a
- Umfangsrandabschnitt
- 30
- Wärmeübertragungsrohr
- 31
- Einlassende
- 32
- Auslassende
- 33
- Gerader Rohrabschnitt
- 33a
- Einlassseitiger Rohrabschnitt
- 33b
- Auslassseitiger Rohrabschnitt
- 33Ga
- Einlassseitenrohrgruppe
- 33Gb
- Auslassseitenrohrgruppe
- 34
- Gekrümmter Rohrabschnitt
- 34a
- Maximaler gekrümmter Rohrabschnitt
- 40
- Innenzylinder
- 41
- Stammteil
- 41a
- Außenumfangsfläche
- 42
- Endplatte
- 43
- Raumtrennelement
- 43a
- Randabschnitt
- 43b
- Oberfläche
- 44
- Erste Dichtung
- 45a
- Schraubeneinführloch
- 46
- Empfängerplatte
- 46a
- Schraubeneinführloch
- 50
- Erste Trennwand
- 60
- Zweite Trennwand
- 60a
- Oberfläche
- 60b
- Schraubeneinführloch
- 60c
- Endabschnitt
- 61
- Abschnitt mit geringer Breite
- 61a
- Beide Randabschnitte
- 61c
- Endabschnitt
- 62
- Abschnitt mit großer Breite
- 62a
- Beide Randabschnitte
- 63
- Öffnungsbildender Abschnitt
- 64
- Zweite Dichtung
- 70a
- Erstes Leitblech
- 70b
- Zweites Leitblech
- 71
- Erstes Rohrloch
- 72
- Fensterabschnitt
- 73
- Zweites Rohrloch
- 74
- Fensterabschnitt
- 80
- Rohrträgerplatte
- 81
- Rohrloch
- 90
- Schraubbefestigungselement
- 91
- Schraubenschaftabschnitt
- 92
- Bolzen
- 93
- Bolzenkopf
- 100
- Wärmetauscher
- 114b
- Zweiter Düsenstutzen
- 123b
- Schraubeneinführloch
- 146a
- Schraubeneinführloch
- 240
- Innenzylinder
- 241
- Erster Halbabschnitt
- 242
- Zweiter Halbabschnitt
- 260
- Zweite Trennwand
- 260A
- Erster Plattenabschnitt
- 260B
- Zweiter Plattenabschnitt
- 261
- Abschnitt mit geringer Breite
- 262
- Abschnitt mit großer Breite
- 264
- Zweite Dichtung
- B
- Bolzen
- Bs
- Schraubenschaftabschnitt
- CP
- Strömungspfad in überschneidender Richtung
- D1
- Erste Endseite
- D2
- Zweite Endseite
- Fi
- Rohrinternes Fluid
- Fo
- Rohrexternes Fluid
- N
- Mutter
- S1
- Raum
- W, W2, W3, W4
- Dichtring
- X
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017 A [0001]
- JP 5433461 B [0004]
